LCD作为一种被动显示元器件，本身并不能发光，因此必须要有背光模块给LCD提供光源。背光源的性能直接决定显示器的亮度、颜色，以及功耗等主要指标。

目前的背光模组一般使用冷阴极管（CCFL）为光源，包含了红、绿、蓝等各色光的频率。CCFL因辉度高、成本低廉、技术成熟等优点被广泛的运用在平板显示器上。随着发光二极管（LED）亮度的改善，LED背光模组显示出CCFL无法比拟的优点，如色彩还原性好、寿命长、不含汞、有利于环境保护，这些使其成为LCD背光模组中的研究热点。

LED背光模组的设计主要包括光学结构设计和驱动电路设计，显示性能主要表现在亮度、色度、均匀性等方面，但是由于目前LED的电光转换效率较低，仅10％～15％，因此带来的热量问题也显现了出来，成为背光模组设计中必须考虑的一部分。驱动电路设计时需综合考虑光学结构和温度对性能造成的偏移，另外合适的驱动设计可改善显示对比度并延长LED工作寿命。针对目前车载、机载、工业仪表等显示设备的苛刻要求，如高亮度、高均匀性、宽调光比、高色度均匀性、严酷环境适应性和亮度可调等，该类显示设备主要集中在中尺寸。本文将结合这些要求探讨RGB LED高亮度背光源的设计方案。

系统设计

目前背光模组结构主要有两种：侧入式和直下式。由于产品亮度和热量的高要求，优选采取直下式背光结构。通过采用大功率RGB LED发出的光复合产生白光，R、G、B三色LED分开封装，使三色LED的电路得以独立，便于反馈电路作电流调整，以保证背光模组产生稳定的白光光源。

光源发出的光经过光学腔（腔壁采用高效漫反射片）混合后，再经过各种必要的光学膜片后，得到屏前（FOS）要求亮度。光学膜片一般包括扩散板（diffuser）、集光片（BEF）、增亮片（DBEF）、TFT屏和减反层等，如图1所示。

图1 直下式LED背光示意图

1 光学设计

显示模组的基本光学性质为屏前的白光色度、最高亮度及均匀性等。在背光系统里面，增亮片、集光片、扩散板、底反射片及LED（R、G、B）均称为光学元件，具有各自的光学性质，这些性质是光学设计时的重要参数。LED光源发出的光经过各层膜片及TFT时都发生了一定的变化。知道了这些参数后，就可以根据需求亮度和产品基本尺寸，按式（1）估算（lambertian型LED）背光所需的总光通量。

ΦLED=LFOS/ηLCD*A*2π*(1-cosφ1/2) /∏Ti （1）